BAB III PERANCANGAN SISTEM

dokumen-dokumen yang mirip
BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian dan penulisan laporan tugas akhir dilakukan di Laboratorium

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III RANCANGAN SMPS JENIS PUSH PULL. Pada bab ini dijelaskan tentang perancangan power supply switching push pull

BAB 4 ANALISIS DAN BAHASAN

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian tugas akhir dilaksanakan pada bulan Februari 2014 hingga Januari

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III PERANCANGAN SISTEM

DAFTAR ISI. HALAMAN JUDUL... i. LEMBAR PENGESAHAN... ii. PERNYATAAN... iii. PRAKATA... iv. DAFTAR ISI... vi. DAFTAR GAMBAR... ix. DAFTAR TABEL...

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III METODE PENELITIAN. diperlukan dengan beberapa cara yang dilakukan, antara lain:

RANCANG BANGUN SENSOR PARKIR MOBIL PADA GARASI BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO MEGA 2560

BAB 4 ANALISIS DAN BAHASAN

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Konverter elektronika daya merupakan suatu alat yang mengkonversikan

BAB III PERANCANGAN Gambaran Alat

BAB III PERANCANGAN ALAT

III. METODE PENELITIAN. Teknik Elektro Universitas Lampung dilaksanakan mulai bulan Desember 2011

BAB III PERANCANGAN DESAIN POMPA AIR BRUSHLESS DC. DENGAN MENGGUNAKAN dspic30f2020

BAB IV HASIL PERANCANGAN DAN PENGUJIAN ALAT

BAB III PERANCANGAN. Microcontroller Arduino Uno. Power Supply. Gambar 3.1 Blok Rangkaian Lampu LED Otomatis

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT

BAB III PERANCANGAN Gambaran Alat

BAB III PERENCANAAN DAN PERANCANGAN

Rancang Bangun Modul DC DC Converter Dengan Pengendali PI

BAB III PERANCANGAN DAN KERJA ALAT

BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN

BAB IV PENGUJIAN RPBOT PENGHISAP DEBU

BAB III PERANCANGAN SISTEM KENDALI EXHAUST FAN MENGGUNAKAN BLUETOOTH

BAB II KONSEP DASAR SISTEM PENGISIAN DAYA AKI

BAB III PERANCANGAN SISTEM. perancangan mekanik alat dan modul elektronik sedangkan perancangan perangkat

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN APLIKASI

BAB III ANALISIS DAN DESAIN SISTEM

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

BAB III METODE PENELITIAN. secara otomatis dengan menggunakan sensor PIR dan sensor LDR serta membuat

USER MANUAL PINTU GESER OTOMATIS MATA DIKLAT:SISTEM PENGENDALI ELEKTRONIKA

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM. pada sistem pengendali lampu telah dijelaskan pada bab 2. Pada bab ini akan dijelaskan

2 METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari 2015 hingga Oktober 2015

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN

BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT

BAB IV PENERAPAN DAN ANALISA

BAB III PROSES PERANCANGAN

BAB III PERENCANAAN DAN REALISASI SISTEM

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI. blok diagram dari sistem yang akan di realisasikan.

BAB III PERANCANGAN SISTEMKENDALI PADA EXHAUST FAN MENGGUNAKAN SMS GATEWAY

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT

BAB III PERENCANAAN PERANGKAT KERAS DAN LUNAK

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

BAB III PEMBUATAN ALAT Tujuan Pembuatan Tujuan dari pembuatan alat ini yaitu untuk mewujudkan gagasan dan

BAB III METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM. secara otomatis. Sistem ini dibuat untuk mempermudah user dalam memilih

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Berikut ini merupakan penjelasan dari rangkaian power supply:

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN ALAT. menjadi acuan dalam proses pembuatannya, sehingga kesalahan yang mungkin

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Berikut adalah gambar blok diagram :

BAB III METODE PENELITIAN

BAB III PERANCANGAN ALAT SIMULASI PEGENDALI LAMPU JARAK JAUH DAN DEKAT PADA KENDARAAN SECARA OTOMATIS

SEBAGAI SENSOR CAHAYA DAN SENSOR SUHU PADA MODEL SISTEM PENGERING OTOMATIS PRODUK PERTANIAN BERBASIS ATMEGA8535

III. METODE PENELITIAN. estimasikan berlangsung mulai dari bulan oktober 2014 hingga maret tahun 2015.

BAB III PENGENDALIAN GERAK MEJA KERJA MESIN FRAIS EMCO F3 DALAM ARAH SUMBU X

BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Auto Charger System Berbasis Solar Cell pada Robot Management Sampah

BAB II ROBOT PENYAPU LANTAI

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN

III. METODE PENELITIAN. dari bulan November 2014 s/d Desember Alat dan bahan yang digunakan dalam perancangan Catu Daya DC ini yaitu :

BAB III DESKRIPSI MASALAH

BAB III PERANCANGAN SISTEM

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan pada bulan Oktober 2013 sampai dengan Maret 2014,

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT

USER MANUAL KERAN AIR OTOMATIS MATA DIKLAT : ELEKTRONIKA INDUSTRI ELEKTRONIKA INDUSTRI SMK NEGERI 3 BOYOLANGU TULUNGAGUNG

BAB III PERANCANGAN SISTEM

NAMA :M. FAISAL FARUQI NIM : TUGAS:ELEKTRONIKA DAYA -BUCK CONVERTER

BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN

Perancangan Alat Fermentasi Kakao Otomatis Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno

III. METODE PENELITIAN. Pelaksanaan tugas akhir ini dilakukan di Laboratorium Terpadu Jurusan Teknik Elektro

BAB III METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM. kelembaban di dalam rumah kaca (greenhouse), dengan memonitor perubahan suhu

BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN

BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN

BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT

BAB III PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI KERUSAKAN KABEL

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

BAB III PERANCANGAN ALAT

Transkripsi:

BAB III PERANCANGAN SISTEM Dalam pembuatan sistem ini dibagi dalam beberapa tahap, yaitu: perencanaan sistem kerja, perencanaan perangkat keras, perencanaan mekanik sistem, dan perencanaan software. Perencanaan sistem kerja menjelaskan tentang prinsip kerja Air Mancur Menari Mengikuti Irama. Perangkat keras menjelaskan rangkaian elektronika yang digunakan dalam pembuatan sistem seperti voltage divider, Arduino, LCD, RGB LED, DC/DC Buck Converter dan motor servo. Mekanik sistem akan menjelaskan tentang perencanaan pembuatan miniatur air mancur, pemasangan/peletakan sensor, LCD, motor servo, dan water pump pada miniatur. Software menjelaskan tentang tampilan piano yang digunakan. 3.1 Spesifikasi Alat Spesifikasi alat dari judul Pengembangan Air Mancur Menari Mengikuti Irama dan Bercahayakan RGB LED adalah sebagai berikut: 1. 1 buah bluetooth sebagai penghubung antara perangkat keras dengan arduino melalui komunikasi serial. 2. 3 buah push button untuk memilih mode. 3. 8 buah voltage divider untuk umpan balik dari buck converter ke arduino agar tegangan tidak melebihi 5 V. 4. 1 buah arduino mega 2560 sebagai pengolah data. 5. 1 buah LCD 2x16 untuk menampilkan pilihan mode. 6. 8 buah RGB LED sebagai pencahayaan. 7. 8 buah DC/DC buck converter sebagai driver water pump dc. 8. 8 buah water pump dc sebagai pompa semburan air. 9. 2 buah motor servo sebagai penggerak semburan air. 3.2 Diagram Kerja Alat Pengembangan Air Mancur Menari Mengikuti Irama dan Bercahayakan RGB LED terdiri dari beberapa blok seperti pada gambar dibawah ini : 15

Gambar 3.1. Blok Sistem Air Mancur Menari Mengikuti Irama Keterangan gambar 3.1: 1. Push Button adalah tombol yang digunakan untuk memilih mode. 2. Bluetooth adalah konektor yang digunakan untuk menghubungkan perangkat keras dengan arduino menggunakan komunikasi serial dan sebagai pengirim nada piano. 3. Voltage Divider adalah rangkaian yang digunakan sebagai umpan balik dari buck converter ke arduino agar tegangan tidak melebihi 5 V. 4. Arduino adalah mikrokontroler yang akan mengolah data, data tersebut berupa input yang akan diolah menjadi output untuk mengendalikan water pump, RGB LED, dan motor servo. 5. LCD 16x2 adalah perangkat yang digunakan untuk menampilkan pilihan mode. 6. IC 74HC595 adalah IC yang berfungsi mengubah input berupa data serial ke bentuk output paralel 8 bit dalam mengatur nyala RGB LED. 7. RGB LED adalah lampu yang digunakan sebagai pencahayaan air mancur. 8. DC/DC Buck Converter adalah rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk menurunkan tegangan searah dan sebagai driver water pump. 9. Water Pump adalah pompa air 12 V DC untuk menyemburkan air. 10. Motor Servo adalah motor yang digunakan untuk menggerakkan water pump agar semburan air seperti menari 16

3.3 Cara Kerja Pada tugas akhir Pengembangan Air Mancur Menari Mengikuti Irama dan Bercahayakan RGB LED menggunakan 2 mode yaitu: Mode 1 Mode ini digunakan untuk menggerakan water pump sesuai nada yang diterima maka user dapat menggerakan air mancur dengan menekan setiap nada (Do, Re, MI, Fa, Sol, La, Si, Doo) pada piano kemudian air mancur akan mengeluarkan air sesuai tinggi rendah nada yang ditekan. Mode 2 Pada mode ini penulis telah membuat listing program untuk beberapa lagu yang sudah dimasukkan ke dalam arduino. Ketika mode ini aktif maka secara otomatis lagu akan diputar sehingga water pump menyemburkan air dan RGB LED menyala sesuai program yang telah dibuat sebelumnya. 3.4 Perencanaan Perangkat Keras Berikut ini adalah perencanaan perangkat keras alat yang akan dibuat sesuai dengan judul Pengembangan Air Mancur Menari Mengikuti Irama dan Bercahayakan RGB LED : 3.4.1 Rangkaian I/O Arduino Arduino dalam sistem ini berfungsi sebagai pengolah data. Selain itu berfungsi juga untuk penyimpan data program yang telah ditulis dalam bahasa pemrograman. Arduino akan menerima sinyal input dari nada yang dikirm melalui bluetooth dan mengeluarkan sinyal output untuk menggerakkan water pump serta motor servo. Berikut adalah rangkaian arduino: 17

Gambar 3.2. Rangkaian Arduino Keterangan: 1. Pin A0 = voltage divider 1 2. Pin A1 = voltage divider 2 3. Pin A2 = voltage divider 3 4. Pin A3 = voltage divider 4 5. Pin A4 = voltage divider 5 6. Pin A5 = voltage divider 6 7. Pin A6 = voltage divider 7 8. Pin A7 = voltage divider 8 9. Pin C0 = RX0 10. Pin C1 = TX0 11. Pin 50 = Push button 1 12. Pin 51 = Push button 2 13. Pin 52 = Push button 3 14. Pin 13 = Buck converter 1 15. Pin 12 = Buck converter 2 16. Pin 11 = Buck converter 3 17. Pin 10 = Buck converter 4 18. Pin 9 = Buck converter 5 19. Pin 8 = Buck converter 6 18

20. Pin 7 = Buck converter 7 21. Pin 6 = Buck converter 8 22. Pin 3 = Motor servo 1 23. Pin 2 = Motor servo 2 24. Pin 20 = I2C Modul LCD 16x2 25. PIN 21 = I2C Modul LCD 16x2 26. Pin 14 = 74HC595 Rangkaian LED 1 27. Pin 15 = 74HC595 Rangkaian LED 1 28. Pin 16 = 74HC595 Rangkaian LED 1 29. Pin 17 = 74HC595 Rangkaian LED 2 30. Pin 18 = 74HC595 Rangkaian LED 2 31. Pin 19 = 74HC595 Rangkaian LED 2 32. Pin 22 = 74HC595 Rangkaian LED 3 33. Pin 24 = 74HC595 Rangkaian LED 3 34. Pin 26 = 74HC595 Rangkaian LED 3 3.4.2 Rangkaian Sistem Input Nada Rangkaian ini menghubungkan perangkat keras ke arduino mega 2560 yang sebelumnya memasukkan program pada arduino. Kemudian untuk mengetahui nilai nada adalah dengan mengambil nilai keluaran yang dikeluarkan dari masingmasing nada tersebut. Sistem input nada menggunakan software piano. Berikut adalah rangkaian sistem input nada: Gambar 3.3. Rangkaian Input Nada 19

Keterangan: Pinout Communication 0 Pinout Communication 1 : RX0 : TX0 3.4.3 Rangkaian Voltage Divider Pada gambar 3.4 adalah rangkaian voltage divider yang terdiri dari 2 buah resistor yang disusun seri: Gambar 3.4. Rangkaian Voltage Divider Berikut ini perhitungan nilai resistor pada voltage divider yang digunakan dengan dikehendaki dan : Dikehendaki nilai resistor. Dari persamaan 2.1 maka dihasilkan perhitungan sebagai berikut: Maka diketahui nilai. 20

3.4.4 Rangkaian LCD 2x16 LCD di sini berfungsi sebagai tampilan untuk memilih mode manual atau otomatis. LCD yang digunakan adalah LCD 16 x 2 atau berukuran 16 kolom x 2 baris. LCD memiliki 16 kaki atau pin namun yang digunakan agar dapat bekerja hanya sekitar 12 pin. Pada rangkaian LCD ini ditambahkan modul I2C, hal ini bertujuan mengurangi penggunaan pin pada arduino dari 10 pin menjadi 2 pin. Rangkaian LCD yang digunakan pada Pengembangan Air Mancur Menari Mengikuti Irama dan Bercahayakan RGB LED adalah sebagai berikut: Gambar 3.5. Rangkaian LCD Keterangan: Pinout 20 Pinout 21 : SDA I2C Modul LCD 16x2 : SCL I2C Modul LCD 16x2 3.4.5 Rangkaian RGB LED RGB LED digunakan sebagai pencahayaan pada air mancur. Dalam tugas akhir ini menggunakan 8 buah RGB LED yang diletakkan pada tiap water pump dan dihubungkan pada IC74HC595 yang berfungsi mengubah input berupa data serial ke bentuk output paralel 8 bit. Hal ini bertujuan agar mengurangi penggunaan pin pada arduino. 21

Rangkaian RGB LED yang digunakan pada Pengembangan Air Mancur Menari Mengikuti Irama dan Bercahayakan RGB LED adalah sebagai berikut: Gambar 3.6. Rangkaian RGB LED Berikut ini perhitungan nilai resistor RGB LED pada rangkaian yang digunakan dengan = 5V, tegangan kerja LED merah 1.9V 2.5V, LED hijau 2.9V 3.5V, dan LED biru 2.9V 3.5V. Arus listrik : 20 ma = 0,02 Ampere. Berikut perhitungan untuk mendapatkan besar nilai R: Dari persamaan 2.8 maka dihasilkan perhitungan sebagai berikut: Dari persamaan 2.9 maka dihasilkan perhitungan sebagai berikut: Dari persamaan 2.10 maka dihasilkan perhitungan sebagai berikut: 22

Dari perhitungan di atas maka dihasilkan nilai resistor pada rangkaian RGB LED adalah = 125, = 90, dan = 90. Karena menyesuaikan resistor yang ada di pasaran, maka resistor yang digunakan adalah = 150, = 100, dan = 100. 3.4.6 Rangkaian DC/DC Buck Converter Dalam tugas akhir ini tegangan masukan untuk buck converter sebesar 16 Volt yang dihasilkan dari Power Supply dengan frekuensi switching sebesar 30 KHz. Tegangan dari output power supply akan diturunkan dengan mengubah nilai duty cycle untuk mencapai tegangan keluaran sebesar 6-10 Volt. Rangkaian buck converter dikendalikan menggunakan Arduino Mega 2560 dengan pengaturan pwm, agar kontroler terisolasi dari tegangan tinggi maka mosfet IRF540N harus dikendalikan melalui optocoupler (Ikhsan, 2014). Tujuan pembuatan buck converter adalah sebagai driver motor dari water pump. Berikut adalah rangkaian DC/DC buck converter: Gambar 3.7. Rangkaian DC/DC Buck Converter Dengan perhitungan parameter sebagai berikut: 1. Menentukan Nilai Duty cycle: Dari persamaan 2.2 maka dihasilkan perhitungan sebagai berikut: Tegangan keluaran dapat bervariasi dengan rumus duty cycle di bawah ini: 23

Dari perhitungan di atas maka diketahui nilai duty cycle yang digunakan sebesar 0,625 = 60%. 2. Menentukan Nilai Induktor: Dari persamaan 2.3 maka dihasilkan perhitungan sebagai berikut: Dari persamaan 2.4 dan 2.5 maka dihasilkan perhitungan sebagai berikut: Dari hasil perhitungan di atas, maka nilai arus rata-rata maksimal didapatkan 1,5 A. Kemudian menghitung arus maksimal dan minimal dari induktor menggunakan persamaan 2.6 dan 2.7 berikut: Menurut hasil perhitungan maka didapatkan nilai induktor yang digunakan adalah 78 µh 3. Menentukan Nilai Kapasitor Dari persamaan 2.8 maka dihasilkan perhitungan sebagai berikut: 24

100 µf. 65,1 µf Dari hasil perhitungan di atas, maka nilai kapasitor yang digunakan adalah 4. Pemilihan MOSFET Pada perhitungan DC/DC buck converter, tegangan maskimal pada MOSFET dibatasi oleh tegangan masukan. Pada umumnya toleransi yang diterapkan pada drain to source breakdown voltage adalah 15 %. Karena tegangan masukan sebesar 16 V, jadi MOSFET yang digunakan adalah IRF540N dengan spesifikasi: Berikut adalah gambar MOSFET IRF540N yang digunakan: Gambar 3.8. MOSFET IRF540N 5. Pemilihan Dioda Dioda yang digunakan adalah dioda jenis schottky dengan tipe IN5819, alasan digunakan dioda tipe ini karena merupakan tipe dioda semikonduktor dengan proses pensaklaran yang cepat. Dioda pada umumnya memiliki tegangan jatuh 0,6 V 0,7 V, sementara dioda schottky memiliki tegangan jatuh 0,2V 0,3V. 25

Berikut adalah gambar dioda yang digunakan: Gambar 3.9. Dioda IN5819 3.4.7 Rangkaian Motor Servo Pada tugas akhir ini menggunakan 2 buah motor servo metal gear tipe MG995 dengan torsi maksimal 11 kg yang dihubungkan langsung ke arduino mega 2560. Motor servo digunakan untuk menggerakkan water pump ke kiri dan ke kanan agar semburan air seperti menari. Berikut adalah rangkaian motor servo: Gambar 3.10. Rangkaian Motor Servo Keterangan: Pin 3 = Motor servo 1 Pin 2 = Motor servo 2 26

3.5 Perencanaan Mekanik Pengembangan Air Mancur Menari Mengikuti Irama dan Bercahayakan RGB LED ini berupa miniatur 100 cm x 40 cm yang terbuat dari kaca. Water pump diletakkan sejajar dengan jarak masing-masing 4 cm. 3 buah water pump pada sisi kiri dan kanan dapat bergerak menyamping sedangkan 2 buah water pump ditengah posisinya tidak bergerak. 2 buah motor servo diletakkan pada ujung kaca sebelah kiri dan kanan untuk menggerakkan water pump. Gambar perencanaan miniatur air mancur ditunjukkan pada gambar 3.11 berikut ini: Gambar 3.11. Perencanaan Mekanik Air Mancur Perencanaan mekanik sistem dari air mancur menari mengikuti irama berupa kotak dengan dimensi 20 cm x 30 cm yang terbuat dari kayu triplek. Dalam kotak ini berisi rangkaian DC/DC buck converter, RGB LED, Power Supply, Arduino Mega 2560. 2 push button digunakan untuk memilih mode yang ditampilkan pada LCD 2x16. Pada gambar 3.12 adalah perencanaan mekanik sistem: 27

Gambar 3.12 Perencanaan Mekanik Sistem 3.6 Perencanaan Software Pengembangan Air Mancur Menari Mengikuti Irama dan Bercahayakan RGB LED ini menggunakan aplikasi android berupa piano yang digunakan sebagai input nada. Pada gambar 3.13 adalah gambar perencanaan software piano ketika mode manual: Gambar 3.13 Perencanaan Software Piano 28

Pada gambar 3.14 adalah gambar perencanaan tampilan software ketika mode otomatis: Gambar 3.14 Perencanaan Tampilan Ketika Mode Otomatis 29